I ghiacciai alpini Evoluzione in relazione al clima che cambia

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1 I ghiacciai alpini Evoluzione in relazione al clima che cambia Introduzione: i ghiacciai alpini Variazioni frontali e bilanci di massa (casi di studio in Trentino) no) Corso di aggiornamento A. S Antartide e ANDRILL: liberi territori per nuovi percorsi didattici di scienze Roberto Seppi (seppi@mtsn.tn.it) Dipartimento di Scienze della Terra - Università di Pavia Museo Tridentino di Scienze Naturali Comitato Glaciologico Trentino SAT Presentazione rilasciata ad esclusivo uso didattico ed educativo; non è consentita alcuna forma di divulgazione senza il consenso scritto dell Autore

2 1. La criosfera terrestre Lemke, P., J. Ren, R.B. Alley, I. Allison, J. Carrasco, G. Flato, Y. Fujii, G. Kaser, P. Mote, R.H. Thomas and T. Zhang, 2007: Observations: Changes in Snow, Ice and Frozen Ground. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

3 1. Che cos è un ghiacciaio? è una massa di ghiaccio che si conserva per molti anni (decine/centinaia/migliaia migliaia ) deriva dalla trasformazione della neve è dotato di movimento Un ghiacciaio è un sistema naturale che scambia materia ed energia con l ambiente l circostante Risponde alle sollecitazioni del clima modificando la sua massa e la sua dinamica I fattori climatici determinanti: - temperatura estiva - quantità di precipitazioni nevose Ghiacciaio de la Mare 2005 (L. Carturan Archivio CGT SAT)

4 1. I ghiacciai si possono formare dove: ci sono precipitazioni nevose consistenti le temperature medie annue sono basse Elevate latitudini (regioni polari) Alte quote delle medie e basse latitudini Presanella versante nord

5 1. La materia prima La neve si trasforma in ghiaccio attraverso processi di: compattazione fusione (+ sublimazione) ricongelamento Neve Firn Ghiaccio Densità (kg/m 3 ) In quanto tempo? Nei ghiacciai alpini la transizione da neve a ghiaccio richiede da 3 a 5 anni

6 1. Come funziona un ghiacciaio

7 1. Un ghiacciaio alpino al termine della stagione di ablazione (estate) Zona di alimentazione (o di accumulo) Limite delle nevi permanenti (linea di equilibrio) Zona di ablazione (fusione) Ghiacciaio di Sternai (T. Ruatti - Archivio CGT SAT)

8 1. Come funziona un ghiacciaio Inverni nevosi Estati fresche Avanzamento

9 1. Come funziona un ghiacciaio Inverni poco nevosi Estati molto calde Arretramento

10 Ghiacciaio di Lares (F. Marchetti Archivio CGT SAT) 1. Ghiacciai e clima

11 1. Il movimento Il movimento complessivo è la somma di: 1. scivolamento basale 2. deformazione interna 1. deformazione interna Quanto si muovono 2. scivolamento basale (+ deformazione sedimenti basali) Ghiacciaio Velocità (m/anno) Jakobshava (Groenlandia) 7500 Hoffel (Islanda) 700 Gorner (Alpi svizzere) Hintereisferner (Alpi austriache) Forni (Alpi italiane) 33-67

12 1. Classificazione termica dei ghiacciai Ghiacciai polari Ghiacciaio subpolari Ghiacciai temperati Le condizioni termiche di un ghiacciaio influiscono su: movimento flussi idrici (epi-, endo-, sub-glaciali) processi di erosione e deposizione di sedimenti

13 1. I ghiacciai sulla Terra (superficie in %) (da: Orombelli, 2003) Antartide 83,8% + 64 m livello marino globale Ghiacciai montani e piccoli ghiacciai polari 4,6% Groenlandia 11,6% + 7,2 m livello marino globale

14 1. I Ghiacciai delle Alpi 5000 ghiacciai Italia 21% Austria 19% 2900 km km 3 alla fine degli anni 80!!! (dati WGMS) Svizzera 46% I ghiacciai delle Alpi (superficie in %) da: Casati, 1991 Francia 14% Alpi italiane 790 ghiacciai 474 km 2 dati del 1989 (Ajassa, 1997)

15 1. Il Trentino 83 ghiacciai 38,3 km 2 (*) dati del 2003 (Provincia Autonoma di Trento) (*) è considerato solo il settore trentino del Ghiacciaio dell Adamello Il bacino del Noce 35 ghiacciai 17,4 km 2 (46% della superficie totale dei ghiacciai del Trentino) Il bacino del Sarca 30 ghiacciai 16,1 km 2 (42% della superficie totale dei ghiacciai del Trentino)

16 1. Il Ghiacciaio dell Adamello/Mandrone Il più esteso delle Alpi italiane Superficie: 17,1 km 2 (1999) Spessore massimo: superiore a 240 m (1997) Volume: 870 milioni di m 3 (1997) Quasi 800 mld di litri di acqua La maggior parte delle sue acque di fusione alimentano il bacino del Sarca (Val di Genova)

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18 2. Variazioni frontali e bilanci di massa (casi di studio in Trentino)

19 2. La raccolta dei dati: misure di variazione della fronte 10, 5 m 15, 5 m Posizione della fronte del ghiacciaio nel 2006 Posizione della fronte del ghiacciaio nel 2007 Stazione di misura SAT 02 1 Stazione di misura SAT 02 1 In un anno l arretramento è stato di 5 m

20 2. La raccolta dei dati: misure di variazione della fronte

21 2. Variazioni della fronte: casi di studio in Trentino Il Ghiacciaio dell Adamello/Mandrone Ghiacciaio dell'adamello-mandrone Ritiro cumulativo della fronte dal 1989 al Variazione (m)

22 2. Variazioni della fronte: casi di studio in Trentino Il Ghiacciaio d Agola (Dolomiti di Brenta) Ghiacciaio d'agola (Gruppo di Brenta) Ritiro cumulativo della fronte dal 1990 al Variazione (m)

23 2. Variazioni della fronte: le Alpi Italiane Variazione media cumulata tra il 1980 ed il 1999 di un campione di 104 ghiacciai. È riportata la media complessiva confrontata con quella relativa ai singoli settori. La variazione media per ghiacciaio è valutata in 4,8 m/anno, per complessivi 95,4 m nell arco del ventennio considerato. La fase di regresso è stata più consistente per il settore Lombardo, per il quale il ritiro medio cumulato delle fronti è di quasi 150 m. Variazioni modeste ( 44 m) sono invece avvenute nel settore Piemontese (dati: Comitato Glaciologico Italiano; elaborazione: M. Santilli).

24 2. Variazioni della fronte: ghiacciai della Svizzera Da: Les Alpes 10 / 2006

25 2. Variazioni della fronte: i dati in Trentino Archivio glaciologico Sito Internet

26 2. Il bilancio di massa - definizioni Consiste nella quantificazione dei guadagni e delle perdite di massa di un ghiacciaio (neve, firn e ghiaccio) nel corso di un anno idrologico (1 ottobre 30 settembre) Può essere correlato con le variabili meteorologiche, allo scopo di comprendere meglio come un ghiacciaio risponde alle sollecitazioni del clima a breve e medio termine Le variazioni climatiche si riflettono in modo DIRETTO e senza mediazioni sul bilancio di massa dei ghiacciai

27 2. BILANCIO DI MASSA: definizioni 2. Il bilancio di massa - definizioni Processi di accumulo (alimentazione) sui ghiacciai alpini > precipitazioni nevose dirette > valanghe > accumulo eolico Ghiacciaio dell Adamello/ Adamello/Mandrone Ghiacciaio d Agolad

28 2. Il bilancio di massa - definizioni Processi di ablazione sui ghiacciai alpini > fusione (irraggiamento solare, trasmissione di calore sensibile e latente al ghiacciaio) > sublimazione (vento) > asportazione di neve (valanghe, vento)

29 2. Il bilancio di massa - definizioni Al termine di un anno idrologico, in condizioni normali: su parte del ghiacciaio si sarà conservata una certa quantità di neve invernale (accumulo netto); sulla restante superficie la neve invernale si sarà fusa completamente assieme ad una certa quantità di ghiaccio e firn (ablazione netta)

30 2. Il bilancio di massa - definizioni Al termine di un anno idrologico, in condizioni normali: su parte del ghiacciaio si sarà conservata una certa quantità di neve invernale (accumulo netto); sulla restante superficie la neve invernale si sarà fusa completamente assieme ad una certa quantità di ghiaccio e firn (ablazione netta) La somma di accumulo netto (valore positivo) e ablazione netta (valore negativo) darà il BILANCIO NETTO del ghiacciaio che potrà essere : POSITIVO l accumulo è prevalso sull ablazione > il ghiacciaio ha guadagnato massa NEGATIVO l ablazione è prevalsa sull accumulo > il ghiacciaio ha perso massa NB: le quantità in gioco (neve, firn e ghiaccio) per poter essere confrontabili, sono tutte espresse in millimetri di equivalente d acqua (mm w.e.)

31 2. BILANCIO DI MASSA: definizioni e scopi Primavera a. Autunno, area di accumulo b. Autunno, area di ablazione Air Air Air Snow Accumulo lordo Ablazione lorda Ablazione lorda Snow Accumulo netto Ice Superficie di riferimento (autunno precedente) Ice Ice Ablazione netta

32 2. Il bilancio di massa misurazione con il metodo glaciologico diretto Si misurano direttamente sul ghiacciaio le quantità che vanno a determinare il bilancio di massa annuale in corrispondenza di un certo numero di punti opportunamente distribuiti sulla sua superficie A partire dai valori misurati si costruiscono tre documenti cartografici: carta dell accumulo carta dell ablazione carta del bilancio netto (per differenza tra le due precedenti)

33 2. Il bilancio di massa misurazione con il metodo glaciologico diretto MISURAZIONE DELL ACCUMULO (bilancio invernale) Periodo: metà maggio - inizio giugno, prima dell inizio dei processi di fusione della neve misura dello spessore del manto nevoso su un certo numero di punti misura della densità della neve in corrispondenza di alcune trincee

34 2. Il bilancio di massa misurazione con il metodo glaciologico diretto MISURAZIONE DELL ACCUMULO (bilancio invernale) I dati di spessore della neve sono convertiti in equivalente d acqua (utilizzando la densità misurata in trincea) vengono delimitate le aree ad uguale accumulo in modo manuale o al computer in modo automatico con opportuni programmi di interpolazione spaziale viene realizzata la carta che descrive la distribuzione spaziale dell accumulo sulla superficie del ghiacciaio

35 2. Il bilancio di massa misurazione con il metodo glaciologico diretto MISURAZIONE DELL ABLAZIONE (bilancio estivo) viene misurata nel corso dell estate in corrispondenza di una serie di aste in metallo o in legno infisse direttamente nel ghiacciaio al termine dell estate, l ablazione totale sarà data dalla somma (in equivalente d acqua) della neve presente a fine maggio (completamente scomparsa) + l ablazione a carico di ghiaccio o firn vi sono diversi casi, a seconda che ci si trovi nell area di accumulo o nell area di ablazione del ghiacciaio

36 2. Il bilancio di massa misurazione con il metodo glaciologico diretto MISURAZIONE DELL ABLAZIONE (bilancio estivo) Mediante l interpolazione dei valori misurati in corrispondenza delle paline viene realizzata la carta dell ablazione, che ne rappresenta la distribuzione spaziale sull intera superficie del ghiacciaio

37 2. Il bilancio di massa misurazione con il metodo glaciologico diretto CALCOLO DEL BILANCIO ACCUMULO (+) - ABLAZIONE (-) = BILANCIO NETTO

38 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio d Agola (Dolomiti di Brenta) (Foto V. Masè ) Ghiacciaio del Careser (Gruppo del Cevedale)

39 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio d Agola 124 sondaggi di spessore neve 2 trincee per la misura della densità Anno idrologico Accumulo lordo (m w.e.)

40 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio d Agola 29 paline di ablazione Anno idrologico Ablazione lorda (m w.e.)

41 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio d Agola Distribuzione spaziale del bilancio medio Bilancio netto medio annuo 2002/06: 1603 mm w.e.

42 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio d Agola Perdita cumulata ( ) -8,1 m w.e. (pari a circa 9 m di ghiaccio)

43 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio del Careser E la più lunga serie di dati di bilancio di massa nelle Alpi italiane, iniziata nel 1967 dal prof. Zanon dell Università di Padova per conto del Comitato Glaciologico Italiano Dal 2002 i monitoraggi vengono effettuati dal Comitato Glaciologico Trentino SAT in collaborazione con MTSN, Provincia Autonoma di Trento e Università di Trento I dati di bilancio entrano nel database internazionale curato dal World Glacier Monitoring Service Foto L. Carturan 2003 (Archivio CGT)

44 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio del Careser # sondaggi di spessore della neve distribuiti su tutta la superficie del ghiacciaio; georeferenziati con GPS RTK # tre trincee a quote diverse per la determinazione della densità del manto nevoso # 19 paline di ablazione Paline di ablazione Sondaggi spessore neve

45 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio del Careser m w.e. Bilancio netto medio annuo 2002/06: 2040 mm w.e.

46 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio del Careser Perdita cumulata ( ) - 37,1 m w.e. pari a circa 41 m di ghiaccio

47 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio del Careser Bilancio netto (mm we) Valore massimo (mm we) Valore minimo (mm we) % di bilanci positivi 43% 0% 0%

48 2. Il bilancio di massa - Casi di studio in Trentino Ghiacciaio del Careser mm w.e. Differenza Alpi (8 gh.) Careser mm w.e. Bilancio netto cumulato del Ghiacciaio del Careser e di 8 ghiacciai alpini (Gries (CH), Hintereis (AT), Kesselwand (AT), Saint Sorlin (F), Sarennes (F), Silvretta (CH), Sonnblick (AT) e Vernagt (AT)). L istogramma rappresenta la differenza sul valore di bilancio netto annuo.

49 Ghiacciaio del Careser (39 anni) 1967 (Foto G. Zanon) (Foto R. Seppi CGT) 2006 (Foto R. Seppi CGT)

50 La temperatura globale della Terra dall inizio delle misurazioni

51 Quali le conseguenze della fase di intensa deglaciazione? Approvvigionamento idrico Scompensi nel ciclo idrologico Dissesti idrogeologici/rischi (riduzione di ghiacciai e permafrost) Produzione di energia idroelettrica Danno paesaggistico Itinerari alpinistici

52 grazie per la vostra attenzione! Roberto Seppi Dipartimento di Scienze della Terra - Università di Pavia Museo Tridentino di Scienze Naturali Comitato Glaciologico Trentino SAT

53 Siti web selezionati Ghiacciai in Trentino: Comitato Glaciologico Italiano: Ufficio Idrografico Provincia di Bolzano: Cabina di Regia Ghiacciai Valdostani: Servizio Glaciologio Lombardo: Società Meteorologica Italiana: World Glacier Monitoring Service: Glaciers on-line: National Snow and Ice Data Center (All About Glaciers): Rete di monitoraggio dei ghiacciai della Svizzera: International Glaciological Society: Global Land Ice Measurements from Space (GLIMS):

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